吉雅缇格日小区位于齐齐哈尔市梅里斯达斡尔族区卧牛吐乡, 为少数民族地区新农村建设改善型住宅项目, 均为6层砖混结构住宅, 总建筑面积52 500m²。其中3号住宅楼长37.00m, 进深12.00m, 层高2.80m, 檐高18.35m, 建筑面积2 787.72m²。主体结构采用横墙承重形式, 开间为2.70, 3.00, 3.30m。外墙采用370mm厚水泥多孔砖, 外贴100mm厚岩棉板保温;内墙为水泥多孔砖墙体, 厚度为370, 240, 120mm 3种。基础为钢筋混凝土扩展基础, 屋面板采用混凝土板坡屋面形式。为充分利用本地秸秆资源、降低工程成本、改善住宅使用性能, 楼板采用秸秆轻骨料混凝土免拆模密肋叠合楼板施工技术。

该地区有大量玉米秸秆等废弃物, 通常在田间地头焚烧, 严重污染环境。玉米秸秆材料属可循环使用的再生资源, 以替代陶粒等轻骨料, 节约大量能源和资源。作为粗骨料配制的混凝土成本低廉、施工简单, 具有良好力学性能和节能效果。采用该技术可节省大量楼板模板, 且自重轻、隔声效果良好、提高住宅舒适度^[1]。

采用预制玉米秸秆轻骨料混凝土板作为底模, 底模间设置现浇肋梁, 上部为现浇混凝土叠合板。肋梁及叠合板层绑扎钢筋和浇筑混凝土后形成现浇密肋楼板。拆除模板支撑系统后, 预制底模与现浇密肋楼板、现浇肋梁形成整体, 永久内嵌在现浇叠合板与肋梁间起到保温、隔热、隔声的作用。该叠合楼板具有普通现浇密肋楼板节省材料和自重轻便的优点, 玉米秸秆废弃物可回收利用。秸秆骨料均匀分散于混凝土板中, 搅拌后吸收大量水分, 作为水分载体能显著提高混凝土内部的相对湿度及水泥水化程度, 靠秸秆自身分泌的水分实现自养护, 且水灰比较低时, 混凝土内养护效果更加明显^[2]。该技术克服了普通现浇密肋楼板模板用量大、模板支设及拆除工艺复杂、占用工期长、保温与隔声效果差等缺点^[3]。工程施工时, 肋梁底模采用定型薄壁型钢新型支撑系统, 该系统同时作为板底模的支座, 支设速度快, 施工工艺简单。通过工程实践, 对采用该技术的吉雅缇格日小区3号住宅楼与小区采用其他现浇普通混凝土楼板的工程进行比较, 发现该技术可大幅降低工程造价、缩短工程施工工期, 楼内天棚达到了清水混凝土板的施工质量标准。

秸秆轻骨料混凝土免拆模密肋叠合楼板施工包括预制玉米秸秆轻骨料混凝土免拆模板的制备及叠合楼板施工2部分, 主要施工顺序如下:制备免拆模板→搭设及固定肋梁底模模板支架→模板就位→绑扎及就位肋梁钢筋笼→模板钢筋预留头钢筋连接→绑扎叠合板钢筋→铺设水电等管线→浇筑肋梁下部混凝土→浇筑叠合板及肋梁上部混凝土→混凝土养护→拆除模板支架。注意在混凝土浇筑完毕的12h内覆盖和浇水润湿混凝土上表面, 并且应≥14d。免拆模板由于秸秆骨料水分的作用, 继续进行自养护过程。模板预制时, 板预留孔洞采用EPS板封严;孔洞直径≤300mm时, 不需切断叠合板钢筋, 直接绕洞穿过;预留孔洞>300mm时, 在孔洞下应布置加强筋。

预制玉米秸秆轻骨料混凝土免拆模板利用部分玉米秸秆作为骨料, 可以在工厂或施工现场提前预制, 模板截面呈凸字形, 其各组成材料的配合比根据设计要求的指标确定。

选择成熟、干燥的玉米秸秆, 除去根部、叶子及雄蕊等部位;粉碎玉米秸秆, 粉碎粒径大小根据混凝土性能要求选用。采用P·O32.5水泥, 骨料包括砂、陶粒、煤渣等, 秸秆颗粒掺量为骨料体积总量的30%～35%。采用大掺量粉煤灰及较大的水灰比, 在保证混凝土强度的同时节约水泥及提高混凝土和易性。

玉米秸秆骨料需预裹浆体进行处理。用水预润湿玉米秸秆骨料, 用乳液型界面剂喷洒浸渍, 并与水泥干粉搅拌预裹, 养护48h后喷涂防水剂, 表面干燥后备用。经过预处理的秸秆骨料颗粒可以延缓和防止秸秆骨料颗粒发生霉变。

根据模板承受施工荷载及使用阶段的性能要求, 需对其进行满足强度及工作性能的配合比设计。本工程秸秆轻骨料混凝土模板强度等级为C15, 配合比根据计算及实验室试配调整确定。

1) 秸秆混凝土配合比秸秆混凝土配合比设计采用绝对体积法。粗骨料用页岩陶粒及玉米秸秆等体积替代混凝土中的石子。页岩陶粒堆积密度为693.33kg/m³, 秸秆颗粒堆积密度为90.37kg/m³。经过计算并试配调整, 水胶比为0.51, 每立方米混凝土材料用量如表1所示。

2) 秸秆混凝土基本性能经测定, 采用该配合比的新拌混凝土具有良好的和易性, 其坍落度为55mm, 经过分析坍落度数据, 在相同胶凝材料掺量下, 骨料粒径与坍落度呈正相关;混凝土的密度为1 580.80kg/m³;28d强度均值为19.80MPa, 强度符合要求;由于秸秆骨料经过防水预处理, 混凝土硬化后无明显收缩变形, 体积稳定性良好。

3) 制备技术要点秸秆混凝土制备过程中, 应注意提前24h润湿及预处理秸秆骨料, 需采用高性能减水剂。搅拌第1罐混凝土前, 加水润湿搅拌罐;由于玉米秸秆的吸水特性, 秸秆骨料较干, 需加大混凝土拌合物的水胶比, 并根据混凝土坍落度实测数值适当调整混凝土的水胶比;混凝土搅拌后放置时间不宜过长, 坍落度将随放置时间延长而大幅降低。

秸秆轻骨料混凝土模板尺寸长600, 800, 1 000mm, 宽600mm, 厚60mm, 配置4钢筋网片。钢筋网片包括模板上、下层主筋及分布筋、竖向钢筋, 各部分钢筋采用点焊连结固定。为了与密肋梁进行有效连接, 在上、下层主筋两端分别预留主筋预留头。模板模具断面呈凸字形, 一般选择角钢焊接, 螺栓连接而成;钢筋网片固定完成后, 模具固定在振动台上, 浇筑秸秆轻骨料混凝土并振捣密实, 经蒸汽养护或自然养护后备用。秸秆混凝土模板如图1所示。

底模强度达到设计强度的70%后可运至施工现场备用。采用模板支架支设底模并完成加固后, 首先安装肋梁钢筋笼, 然后绑扎叠合层楼板钢筋, 且底模钢筋预留接头与肋梁钢筋笼连接。按设计要求浇筑混凝土, 形成现浇密肋楼板。拆除模板支撑后, 板底模通过预留槽与现浇密肋梁结合在一起, 永久性地内嵌于肋梁上, 与叠合板一起工作, 起到承载、隔热、隔声的作用, 免拆模密胁叠合楼板如图2所示。各主要部分规格尺寸如表2所示。

肋梁底模支设前, 需抄平放线, 跨中按设计要求起拱;底模下部采用模板支架, 即竖向支撑杆固定, 竖向支撑杆采用φ50钢管, 上部预留卡口, 卡口处设有弹簧垫。竖向支撑杆底部与底座或者扫地杆相连, 竖向支撑杆间需按要求设置横向及斜向支撑。肋梁底模属于定型模板, 采用相互对称的1对L形薄壁型钢, 侧壁打孔, 预先使用螺栓进行连接牢固。支设肋梁底模时, 下部竖向支撑杆通过弹簧垫与肋梁底模连接, 且应紧密牢靠。

预先确定肋梁底模与秸秆轻骨料混凝土模板搭接位置, 并在肋梁底模支点处贴好3～5mm厚密封泡沫胶条, 以防浇筑混凝土时漏浆。肋梁底模支设完成并加固后, 采用起重机或人工依次安装秸秆混凝土免拆模板。模板两端应与预先贴好的泡沫胶条密实黏结, 模板间连接密实。模板端部设有预留槽, 该预留槽空隙与肋梁底模组成现浇混凝土肋梁下部模板, 浇筑混凝土后作为免拆模板的支座。

成品肋梁钢筋笼可采用起重机吊装就位。肋梁底模支设加固完成后, 安设肋梁钢筋笼。肋梁钢筋笼由肋梁纵向受力筋与肋梁箍筋组成。肋梁纵向受力筋型号根据肋梁跨度及设计要求选用, 跨度≤3m的肋梁上部纵向钢筋为2φ10, 下部纵向钢筋为2φ14, 箍筋为φ6@150;需将肋梁底模两侧相对的免拆模板下层钢筋预留头进行有效连接。在免拆模板与肋梁底模形成的平台上绑扎叠合板双排双向钢筋, 同时安装水电管线及其他预留孔道。

叠合板采用C30的商品混凝土。浇筑混凝土时应均匀控制布料机, 使混凝土均匀密实。混凝土浇筑完成后进行养护, 达到设计要求强度后可拆除肋梁底模, 供下一施工段继续使用。

1) 明显缩短主体工程施工工期模板支设便捷, 竖向支撑数量大幅减少, 简化拆模工序, 模板施工速度加快。楼板底模支设施工工期缩短50%, 主体结构工期节省15%以上。

2) 降低工程造价相比普通混凝土楼板, 商品混凝土消耗量降低40%;节省大量楼板模板及模板支撑, 降低了材料费用;简化了模板支设及拆除工序, 节省大量人工费用。叠合楼板自重降低幅度可达30%, 免拆模不参与受力, 叠合板及肋梁以T梁的形式承受楼面荷载, 不但减轻了楼板自重、受力合理, 还节省了大量材料费^[3,4,5,6,7]。

3) 施工质量及施工安全预制混凝土底模平整光洁, 使室内天棚符合清水混凝土标准。其便捷的施工工艺保证了施工过程的安全性。

4) 工程竣工使用阶段, 提升了层间楼板的保温隔热性能和隔声性能, 居住更加舒适。

1) 通过不同开间、跨度、肋间距、支承条件叠合楼板的施工实践, 采用该技术提升了楼板的结构性能和经济性能, 为后续规模化应用奠定了基础。

2) 进一步优化肋梁及免拆模支撑系统, 结合小型振捣器与支撑杆进行固定, 实现叠合板混凝土免人工振捣施工。

3) 通过工程实践完善施工工艺, 进一步加大混凝土拌合物中秸秆用量。